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1700440728 浙江
TD3 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2017
成果简介:喷水阀阀体主孔采用阶梯孔结构,有效避免O型圈被切断现象,提高了密封性能;阀杆采用较小截面结构设计,减小了液压作用面积,使喷雾阀开启更平稳;阀座采用高分子聚醚醚酮材料,与钢球形成锥面软密封,同时弹簧采用高性能60Si2MnA材料,提高了产品使用寿命。产品具有密封性能好、性能稳定等特点,相关技术已获实用新型专利1项,技术处国内同类产品领先水平。
1700480115 内蒙古
TD3 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2016
成果简介:所属科学领域:该项目属煤矿综合机械化采煤设备,用于煤矿井下长壁回采工作面。主要研究内容及结果:本ZY8000/16/30高端液压支架适用于采用综合机械化长壁采煤法,顶板压力在8000kN以下,煤层厚度在2.0-2.8m的一次采全高综采工作面。主要技术指标如下:架型:二柱掩护式;支架高度:1600-3000mm;支架中心距:1750mm;支架宽度:1660-1860mm;初撑力: 6412kN(P=31.5 MPa);支架工作阻力:8000kN(P=39.3 MPa);支护强度:0.96-0.99MPa(f=0.2);对底板前端比压:2.42-2.86MPa;适应煤层倾角:≤15°;移架步距:800mm;泵站压力:31.5MPa;操纵方式:手动本架操纵;重量:23.5t/架。科学发现及技术创新:建立了二柱掩护式液压支架数学模型,开发了专用软件,提出了一种二柱掩护式液压支架动、静态力学分析方法,实现了二柱掩护式液压支架整体受力计算及主体结构件刚强度校核。 针对浅埋深条件下作业空间狭小问题,研制了一种液压支架薄梁体顶梁结构,增加了采煤机通过空间。 针对大支撑力掩护式液压支架底座前端对底板比压大而引起的支架底座扎底问题,研制了一种可抬底、倒拉式移架装置,解决了软底和快速移架问题。 研制了一种三层弧板嵌套防漏矸结构,解决了顶梁与掩护梁铰接处漏矸的问题,提高了液压支架安全防护性能。作用意义:ZY8000/16/30高端液压支架的成功开发,填补了自治区空白,使中国兵器北重集团逐步成为煤机设备的成套供应商,符合煤炭行业煤机装备的发展趋势,不仅具有明显的经济效益且社会效益显著,同时可进一步提高北重集团液压支架产品盈利能力和市场竞争能力。应用推广及取得的经济效益:该支架2012年8月在国家煤矿支护设备质量监督检验中心通过型式试验,取得矿用产品安全标志证书(安标编号:MEE120900),具备装备于煤矿综采工作面应用资格,已有110架应用在府谷县新民镇东沟联办煤矿综采工作面,实现销售收入2500多万元。
1700300419 山东
TD3 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2016
成果简介:项目来源: 该项目来源于国家自然科学基金项目2项及企业委托项目2项。 项目背景: 十二五期间,中国煤矿每年新掘回采巷道超过6000km。煤柱护巷不仅造成煤炭资源严重浪费,而且导致冲击地压等动力灾害事故频发。无煤柱开采技术不仅可有效防止煤柱应力集中带来的冲击动力灾害,而且能减少巷道掘进工程量、显著提高煤炭资源回收率,是中国煤矿安全高效开采的重要方向。然而,无煤柱沿空巷道服务时间长,并经受两次采动压力影响,维护难度大。特别是大埋深、坚硬顶板等复杂条件下,巷旁支护结构往往承受更大静载及冲击动载荷,支护更为困难,这严重制约了无煤柱开采技术的推广应用。 创新性技术内容: 该项目从破解无煤柱沿空巷道支护难题出发,一是发明了探测顶板显著运动厚度范围及侧向断裂位置方法,创新性地构建了具有“让压-承载”双特征的巷旁支护力学模型,达到了沿空巷旁支护结构承载变形特性与顶板运动特征相适应的控制目标,发展了沿空留巷支护理论与设计方法;二是在发明保障顶板及实体煤帮锚固支护可靠性试验方法的基础上,创新性地提出了缓倾斜柔强组合巷旁支护厚度及强度定量设计技术和大倾角巷旁冒落堆砌矸石注浆成墙技术,拓展了沿空留巷技术应用范围;三是发明了巷道顶板破裂离层监测预警方法、巷旁充填体及底板承载性能原位测试技术,并获得了沿空留巷滞后动压影响范围,为保障沿空巷道支护系统的安全性与可靠性提供了有力支持。 技术经济指标: (1)发明的覆岩破裂范围与结构特征探测装备,克服了原双端堵水测漏技术中存在的封孔管路易挤断和封孔胶囊易爆裂等问题,封孔有效性达95%,探测效率提高40%以上;发明的工作面侧向顶板断裂位置探测方法安全可靠性好、易施工,成本仅为现有探测技术的70%左右。(2)创建的沿空留巷巷旁支护适应性力学模型及巷旁柔强支护设计方法,有效保障了巷旁支护安全性,巷道返修率降低65%。(3)研制的锚固体承载性能试验装置,可实现对锚固体流变拉拔界面应力等的试验测试,为沿空巷道锚固失稳工程监测提供了有力技术支撑。(4)发明的大倾角巷旁冒落堆砌矸石注浆成墙技术及预紧式伸缩梁支护技术,为大倾角煤层沿空留巷围岩控制提供了可靠保障,巷道总维护成本降低了约48%。(5)创建的巷道顶板冒落失稳预报方法,消除了因监测位置不同带来的偏差,有效预报率达90%。 应用及效益情况: 技术成果已在兖州、新汶矿区多个煤矿得到了直接推广应用,巷道掘进率降低30%以上,回采率提高12%左右,基本杜绝了片帮、冒顶等事故。近三年,为企业多回采煤炭300多万吨,取得直接经济效益5.5亿多元,为矿井的安全高效生产和可持续发展提供了可靠保障。 对科技进步推动作用: 该成果已获得国家授权发明专利10项、发表高水平SCI论文7篇,在巷旁“柔-强”组合支护理论与技术、巷道顶板破裂失稳预警等方面达到了国际领先水平,具有很强国际竞争力和示范性,大大推动了中国煤矿安全生产的科技进步。
1600420605 安徽
TD3 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2016
成果简介:该项目对地应力荷载达到2倍以上岩体单轴抗压强度条件下的深部巷道围岩的受力特点和破坏特征进行了系统研究,揭示了深部高地应力条件下,荷载大小、方向和开挖速率对巷道围岩的受力与破坏特征及影响规律,深部巷道围岩破坏范围远大于浅部巷道围岩。揭示了最大荷载方向与巷道轴线垂直、斜交、平行条件下巷道的受力与破坏特征。得出了快速开挖卸荷对巷道围岩受力变形的影响范围,提出了深部巷道围岩重点破坏区的支护原则。
1600420663 安徽
TD3 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2016
成果简介:该项目在充分研究淮北矿区软岩特性的基础上,采用理论分析、数值计算及现场工业性试验相结合的方法,综合矿区多年的研究成果,分析了矿区深部软岩特性,建立了矿区深部软岩巷道支护体系。主要创新点有:研究了岩石体积节理数与岩石性完整系数的关系,提出了适合矿区软岩特点的围岩分类标准;基于矿区大量的巷道变形监测,应用神经网络方法对矿区深部巷道围岩变形进行了智能预测;建立了围岩改性与强力支护为核心的矿区深部软岩巷道支护体系;根据对淮北各大矿区的地质构造和煤矿赋存状况的分析,研究了深部软岩的特征及其对煤矿生产的影响;从不同的方面描述了软岩的概念,并从力学角度分析了软岩的性质;针对复杂地质条件巷道建立了人工神经网络预测和多步滚动预测模型,编制了适用深部巷道人工神经网络围岩变形规律的预测软件,并对施工巷道进行了预测,从而可以有效地预测软弱围岩稳定趋势;通过理论分析和计算机数值模拟,揭示了倾斜巷道穿越软弱夹层和孤立软弱岩体变形规律和支护参数间的一些规律;通过对淮北各煤矿深部软岩巷道的支护技术进行总结,提出淮北深部软岩巷道的支护体系。该项目成果在淮北矿区的应用取得了显著的技术、经济效果,总体达到国际先进水平。
1600420015 安徽
TD3 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2016
成果简介:该项目研发了适用于深部地质异常带极破碎软弱富水围岩巷道的装配式钢板高强混凝土弧板新型支护结构,研发了适用于深部地质异常带极破碎软弱富水围岩巷道的重叠式、圆型断面U型钢支架,提出了高压预浆区域性改造围岩、主被动复合支护技术,在锚、网、喷、索、注初期支护基础上,架设U型钢支架和浇筑钢纤维混凝土反底拱支护形式。项目研究成果在顾桥煤矿得到成功应用,及时保障了顾桥矿井的稳产,取得了显著的经济和社会效益。
1600420013 安徽
TD3 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2016
成果简介:该项目研究了走向断层法距、倾角、位置对巷道围岩应力场及支架载荷的影响,得到了约束类型、断面积、跨高比和加载方式等影响因子对U型钢支架弯矩、剪力和轴力的影响规律。分析了U型钢支架在不同偏载形式及偏载程度下的承载能力,揭示了偏载条件下U型钢支架屈曲的力学机理。提出了架型优化、锁棚锚杆(索)等偏载条件下支架变形控制关键技术。该项目成果在顾北矿近距离走向断层群影响巷道得到了成功应用,经济与社会效益显著,具有重要的推广应用价值。
1600420014 安徽
TD3 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2016
成果简介:该项目针对张集煤矿井筒建设中深厚钙质粘土层位发生的冻结管断裂现象,提出了厚钙质粘土层冻结壁参数的控制与预测、高性能混凝土配制与砌壁等冻结关键技术。项目首次进行了深井马头门高强钢筋纤维混凝土碹体的大型模型加载试验,获得了其应力、变形和强度特性。在深井马头门支护设计中,为控制后续施工围岩对井壁产生的扰动破坏,提出了适度强支护理念,加长马头门与井筒整体浇筑段长度。项目研究成果在淮南张集煤矿得到成功应用,取得显著的社会经济效益。
1600420016 安徽
TD3 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2016
成果简介:项目针对淮南潘谢矿区深厚钙质粘土层具有膨胀性强、导热性能差和难冻结等特点,采用多圈孔冻结方式和信息化控制供冷技术,形成了地面预注浆、井筒揭煤以及掘砌装备等立井井筒快速施工配套技术。项目揭示了千米深井马头门等硐室群围岩扰动机理,分析了影响硐室群围岩稳定性的主要因素,获得了其应力场及松动范围的分布规律,提出了马头门等硐室群围岩稳定性控制技术。研究了井巷底部集能装药掏槽爆破技术,形成了系列高效破岩技术,优化了岩巷综掘机械化配套。项目研究成果在淮南朱集东矿得到成功应用,取得了显著的经济和社会效益。
1600420017 安徽
TD3 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2016
成果简介:该项目研究了巷道围岩局部弱支护理论,推导出弹性围岩稳定分析解析解,丰富了巷道支护分析理论,开展了深立井连接硐室相似模型试验,研究了人为工程因素对深立井连接硐室围岩稳定性影响。项目以张集矿第二副井箕斗装载硐室和主排水泵房为工程背景,数值分析了其各开挖阶段的围岩应力场和位移场的变化规律,提出了优化支护和施工方案。项目研究成果在张集矿得到成功应用,经济和社会效益显著。
1600420095 安徽
TD2 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2016
成果简介:该项目首次采用half卧式圆柱形结构形式建造了围压加载与保持装置。该结构理念先进,与箱形结构相比,较好的解决了试验装置刚度问题,有效提高了试验的相似性。项目创新了油罐液压加载方式,实现了静水压力、轴对称、沿模型纵向分段变压力等加载方式,可开展煤矿井巷及其他地下工程大型三轴物理模拟试验研究。项目集成创新了包括模型内部微位移、应变及摄影测量等测试系统,通过原型巷道试验验证,该系统可准确获取试验过程中的有关数据。该成果达到国际先进水平。
1600420139 安徽
TD4 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2016
成果简介:该项目深入分析了斜井冻结流沙层岩性、冻结围岩稳定、冻结管保护等特点,提出了斜井冻结流沙层段掘砌施工综合方案。项目采用综掘机施工冻结巨厚流沙层斜井,并成功实施综掘机破岩+挖掘机装岩+箕斗运输的挖装运作业线,减少了对围岩的扰动,提高了井筒的稳定性。研究提出了斜井冻结流沙层钻爆方案,合理掏槽形式、优化爆破参数,提高炮孔利用率。并基于理论分析、数值计算和现场测试,分析了爆破动载对冻结壁和冻结管的影响。该项目成果在李家坝煤矿主斜井、副斜井和回风斜井井筒工程中得到成功应用,取得了显著的经济和社会效益。
1700290169 湖南
TD3 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2016
成果简介:该项目以复杂地质条件下极不稳定性煤岩巷道围岩稳定性与控制为主要工程背景,在国家自然科学基金和湖南省自然科学基金等项目的资助下,通过大量理论分析和现场实践。提出了多种支护新方法,研发了新的施工器具及监测技术,进一步推动了复杂条件下矿山巷道围岩控制理论与技术的发展。根据复杂地质条件下的煤巷顶板围岩变化不确定性特点以及锚杆支护技术的工程特性,确定了神东矿区锚杆支护煤巷顶板稳定性主要影响因素,提出了矿区顶板稳定性分类指标;研究建立了矿区锚杆支护煤巷顶板稳定性BP神经网络预测模型;开发了神东矿区描杆支护煤巷顶板稳定性分类软件系统,利用开发的软件系统对该矿区分矿井、分煤层、分区域进行了煤巷顶板稳定性分类,绘制了矿区不同矿井、不同煤层、不同区域锚杆支护煤巷顶板稳定性等值线图,为矿区煤巷锚杆支护设计提供了合理依据。针对大跨度极不稳定回采巷道,在深入分析两种不同力学结构形式单层岩层稳定性影响因素的基础上,提出了锚杆-锚索协同支护的减跨作用原理,针对湖南煤业集团周源山煤矿和重庆田家煤矿等矿井提出了综采大跨度回采巷道“锚杆-锚索”减跨支护技术和大断面切眼的支护方案,开发了一种全长锚固支护的协调变形锚固装置、一种用于锚索或锚索梁支护的可缩性锁具装置等多种配套的新型支护结构,并得到应用和推广。为了提高构造带极不稳定松散围岩巷道的稳定性,重点研究了端面顶板冒落高度与各影响因素线性相关性,分析了构造带极不稳定松散围岩变形特点,提出全断面注浆设计和双液注浆技术等相关治理方案,开发了一种新型注浆锚索装置,该研究成果广泛应用于林东矿业集团泰来煤矿回采和运输等巷道。结合高应力软弱煤岩体巷道围岩变形特点,提出了长短锚索锚杆等应力轴比承载拱强度理论,讨论了支护结构与围岩形成的承载共同体的大小和形状对深部软岩巷道稳定性的影响,开发了“长、短锚索”支护技术,发明了一种全方位高强度可压缩的U型钢卡缆,该研究成果应用贵州兴义市凹子冲煤矿回风斜井等巷道。在总结大量工程实践的基础上,针对复杂地质条件下巷道围岩的支护施工及变形监测进行了较为系统的研究,研发了一种多角度精确成孔的凿岩机气腿式支架、用于可伸长锚杆检测的拉拔仪和巷道智能自动监测系统。该系列技术在贵州林东矿务局泰来煤矿、贵州兴义凹子冲煤矿和重庆田家煤矿等矿区进行了应用推广,取得了良好的经济和社会效益。自2009年以来,该项目先后在神华集团神东矿区、湖南黑金时代股份有限公司周源山煤矿、贵州林东矿务局泰来煤矿、贵州兴义市凹子冲煤矿和重庆田家煤矿等四省10个煤矿推广应用,取得直接经济效益近亿元,显著改善了煤矿巷道的维护和安全状况,为煤炭行业的科技进步做出了重要贡献。
1700160940 甘肃
TD2 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2016
成果简介:新庄矿井在面对一期工程中的吊桶提升系统不能满足二期平巷工程的人员、材料、矸石提升量的问题,对主立井井筒进行临时改绞,将吊桶提升改造为临时罐笼提升。通过在井筒掘砌阶段预留钢梁梁窝等预见性工作,天轮平台和拉紧平台钢梁采用地面安装、整体上架,优化井筒各生产系统改造的顺序,地面与井筒工程交叉同步推进,采用科学合理的工程管理方法等多种创新性手段,加快井筒改绞的进度,实现了二期施工的快速过渡。主立井井筒临时改绞工程原计划工期58天,实际工期为40天,比原计划提前了18天。
1700160942 甘肃
TD3 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2016
成果简介:《山寨煤矿大巷过二采区上覆采空区支护技术研究》项目针对山寨煤矿二采区大巷过采空区期间围岩控制难题,通过理论分析、数值模拟、微震监测等方法对采空区下部围岩垂直应力场及矿压显现特征进行研究,得出了垂直应力场分布及矿压显现的规律。基于数值模拟结果对采空区下部煤巷不同应力区域的支护方案及参数进行优化设计。有针对性地提出了采空区下部煤巷不同应力区域的矿压防治措施,使煤体内震动能量较为平稳释放,有效降低增压区内巷道掘进期间的矿压影响程度。通过该项目的实施,使山寨煤矿大巷过二采区采空区安全掘进,确保了矿井采掘接续,效益显著,具有推广应用价值。该项目在采空区下部煤层巷道掘进期间,通过数值模拟分析,对支护方案及参数进行优化,并对不同应力区采区不同的矿压防治措施,使煤体内震动能量较为平稳释放,有效降低增压区内巷道掘进期间的矿压影响程度,具有创新性。
1700161002 甘肃
TD1 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2016
成果简介:《无线电波CT透视技术在综放工作面的应用》项目针对山寨煤矿1201工作面受底板构造影响问题,根据工作面两巷及开切眼揭露底板变化情况并结合无线电波CT透视探测结果,圈出了采面内小型隐伏构造发育情况及底板发育异常区。根据预测区异常发育情况,提前制定应对措施。 经与实际揭露情况对比,预测结果准确度达到80%左右。 通过该项目的实施,使山寨煤矿1201工作面安全顺利回采,效益显著,具有推广应用价值。 该项目在受地质构造影响的综放工作面回采期间,利用无线电波CT透视技术,提前预测回采块段的小型隐伏构造发育情况,提前制定应对方案。在保证工作面正常回采方面具有创新性。
1700200239 河北
TD3 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2016
成果简介:针对煤矿深部存在的巷硐群开挖造成的巷内支护结构失效、巷硐断面空间不足等系列工程问题,运用地质调研、数值模拟、室内实验、理论分析、现代矿压观测等方法,开展了工程段分类并提出了优化支护方案。利用SEM、XRD、能谱仪、三轴压力机、岩石自由膨胀仪等装备测试了开滦典型流变软岩的物理性能数和流变规律;基于SALENCON公式研究了5类巷道的塑性区厚度;突破二维、弹性、单一约束限制,摸索了支架的三维、弹塑性、多约束模态运算方法,查明现场5类支架的支护强度,判定了重点强化部位为起拱线下200mm~400mm处和两个肩角;运用ANSYS和FLAC3D组合建模技术,构建了-850区域的4类复杂交叉巷硐群模型,创新了马蹄形浅拱底梁支架、锚杆固棚方式、双层棚子壁后充填、双层布筋全断面浇筑等软岩治理技术。经开滦(集团)林南仓矿业分公司推广应用,实现了巷硐安全施工和稳定支护,破解了深井流变软岩巷硐群的间距优化、交叉方式选择、层位布置及支护强度评判等技术难题,提出的支架能力评估方法、浅拱底梁支架、锚杆固棚方式、双层棚子壁后充填均属首次实施,丰富了软岩巷硐群的支护手段,为类似工程提供了有益借鉴与技术支撑。
1600010089 陕西
TD3 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2015
成果简介:由于澄合矿业公司部分采区巷道采用单翼布置,一般采用跳采方式实现连续生产,进而出现大量的孤岛工作面。针对澄合矿区地质条件复杂多变、复合顶板松散破碎、孤岛工作面高应力环境等特点,依据不同应力环境条件下围岩应力变形特性曲线和锚杆工作特性曲线之间的关系,采用耦合让压均压支护的设计思想,在数值分析的基础上,以先进的锚杆支护工况点设计方法为基础,对锚网支护系统的杆体强度、产品类型、让压均压参数、表面控制匹配、预应力、锚杆(索)布置方式等进行了科学设计,并根据现场初期试验效果进行方案优化,实现了锚杆、锚索支护系统均匀承载、适时让压、相互耦合协调,防止和减少了锚杆、锚索的破断,提高了支护系统的安全性。依据现场锚杆安装扭矩与应力的关系、拉拔力及钻孔录像等综合测试结果,为澄合矿区建立了一套完整的锚杆施工技术标准、设计方法和技术参数,保证锚杆预应力等关键施工指标达到设计要求,很好地实现了锚杆主动支护的设计思想。实现孤岛工作面等高应力软岩环境下掘进及回采期间回采巷道一次性锚网稳定支护,改变了传统的“锚网+型钢棚”复合支护模式,降低了掘进成本,提高了掘进速度。实现了5.1m×2.5m(宽×高)大断面切眼锚网支护一次性成巷,提高了切眼的掘进速度40%以上。新型锚网耦合支护系统加大了锚杆的间排距,减少了支护材料消耗,大大提高了巷道掘进速度,有效地缓解了矿井采掘接续紧张的矛盾。采用该支护系统,保证了巷道稳定的支护效果,避免了巷道返修,去掉了架钢棚工序,降低了巷道支护成本和维护费用。该成果在陕西陕煤澄合矿业有限公司的实践证明,根据新的支护理念建立的锚杆施工技术标准、设计方法和技术参数,实现了巷道安全、经济、快速的掘进目标,并在王村煤矿、王村斜井和董家河煤矿公司得到广泛的推广应用,提高了复杂条件下回采巷道锚网支护的技术水平。
1600010112 陕西
TD8 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2015
成果简介:该项目针对该省铜川地区大量堆积的工业废渣煤矸石以及由其引起的资源环境问题,根据国家节能环保政策的要求,进行了铜川煤矸石成分、物化特性以及加工处理和活化技术的系统研究,重点研究了煤矸石在干混砂浆中的应用技术问题,还探索了在轻质墙材、建筑陶瓷、水泥灌浆料以及砂浆稠化剂等多种新型建筑材料中的应用技术,以扩大煤矸石的利用途径、提高煤矸石的利用效率,减少煤矸石引起的环境污染,节约资源和能源,同时降低建材产品成本,改善产品性能,促进新型建材的推广应用。通过对铜川煤矸石成分及物化特性的研究,分析了铜川煤矸石建材资源化再利用的可行性,重点开展了适于干混水泥砂浆的铜川煤矸石高效加工处理技术研究,探讨了煤矸石干混砂浆材料组成与性能之间的关系,优化了铜川煤矸石干混砂浆组成设计参数,进行了活化煤矸石扩大试验和干混砂浆的研制,形成了以铜川煤矸石制备干混水泥砂浆的工艺技术。并在该基础上对铜川煤矸石在轻质墙材、建筑陶瓷、水泥灌浆料等中的利用技术进行了有效的探索,形成系列应用技术。项目经过试验室的系统研究以及应用试验,煤矸石干混砂浆技术在西安永安建筑科技有限责任公司等进行了实际应用,获得了较好的经济效果,得到了同行的一致认可。实践证明,煤矸石开发利用不仅有利于环境保护,而且可以变废为宝,合理利用资源。推广应用该项目的研究成果,有利于铜川地区生态环境建设和建材企业开发新产品,具有较好的发展前景。项目的完成为铜川煤矸石的资源化利用奠定了技术基础,对于促进其它地区煤矸石的综合利用也有具有一定指导作用。
1600010395 陕西
TD3 应用技术 其他煤炭采选 公布年份:2015
成果简介:课题来源与背景:该项目属于陕西煤业化工集团公司科技计划项目,由陕西涌鑫矿业有限责任公司委托西安科技大学和陕西涌鑫矿业有限责任公司共同完成。研究目的与意义煤层巷道顶板分类、直接顶分类与基本顶分级是巷道支护方案确定、工作面支架选型、确定支架参数以及采空区处理方法的重要依据。庙哈孤(庙沟门-哈镇-孤山地区)矿区位于陕北侏罗纪煤田东北角,煤层埋藏浅、基岩薄、风化层厚、顶板类型变化大,正处于开发建设期。安山煤矿作为该矿区的主要矿井之一,在5-2煤层采掘工程中就遇到了巷道难支护顶板问题,给建井和矿井投产造成极大困难。因此,以安山井田为研究区,以5-2煤层为研究对象,开展《庙哈孤矿区顶板分类分区与巷道支护技术研究》十分必要。该项研究对于丰富煤层顶板分类具有较大学术价值,对于该矿区煤层巷道顶板支护、工作面顶板控制与管理具有重要指导意义,也对条件类似的浅埋煤层地区顶板分类与管理具有参考价值。主要论点与论据该项成果针对浅埋煤层薄基岩、厚风化层及顶板类型变化大的特征,建立了煤层巷道顶板围岩分类、直接顶分类和基本顶分级的指标与方法及分区预测模型和预测方法,从而可以根据勘探钻孔等资料,进行煤层巷道顶板围岩类型、直接顶类型和基本顶级别的分区预测。对不同类型煤层巷道顶板给出了相应的支护形式和参数。其技术原理是:进行井田地质条件分析;根据钻孔资料计算出待采煤层的基载比和围岩强度,根据所建立的煤层巷道顶板围岩类型预测模型预计顶板围岩松动圈的大小,编制煤层顶板未风化基岩厚度等值线图,根据松动圈大小和煤层顶板未风化基岩厚度综合确定已知钻孔处煤层巷道顶板围岩类型,编制煤层巷道顶板围岩类型分区预测图;第三,根据钻孔资料计算直接顶抗压强度、基载比和冒采比,根据预测模型计算直接顶初次来压步距,按照直接顶初次来压步距划分方案确定已知钻孔处待采煤层直接顶类型,编制煤层直接顶类型分区预测图;第四,根据钻孔资料计算基本顶抗压强度、基本顶载荷比、直接顶充填系数,根据预测模型计算基本顶初次来压步距,按照基本顶初次来压步距划分方案确定已知钻孔处待采煤层基本顶来压级别,编制煤层基本顶级别分区预测图;第五,根据煤层巷道顶板围岩类型、直接顶类型和基本顶级别分区预测图,修改采区、工作面布置方案,确定煤层巷道顶板围岩支护方案和工作面顶板控制措施。技术的创造性和先进性提出了浅埋煤层巷道顶板围岩的分类指标和方法,建立了浅埋煤层巷道顶板围岩类型、直接顶类型、基本顶级别的预测模型和方法,给出了浅埋煤层巷道不同类型顶板的基本支护形式和各类型顶板的支护方案。创见与创新该项技术基本成熟,适用于浅埋煤层开采巷道顶板围岩类型、直接顶类型和基本顶级别的划分、分区预测及巷道支护,技术应用本身不具有危险性。社会经济效益,存在的问题该项技术成果已在陕西涌鑫矿业有限责任公司安山煤矿、沙梁煤矿、陕西陕北矿业韩家湾煤炭有限公司韩家湾煤矿、陕煤集团神木张家峁矿业有限公司张家峁煤矿得到了应用,社会和经济效益显著。煤层巷道围岩顶板松动圈预测模型、煤层直接顶类型和基本顶级别预测模型今后还需进一步研究完善。含水软弱难支护顶板的支护与快速掘进技术还需进一步研究。
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